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两种不同基体渗硼层的磨损试验及摩擦学特性分析

胡金锁 , 李治源 , 郝敬敏 , 王莹

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2002.03.003

介绍了采用45钢和渗碳20钢两种基体进行固体渗硼,将得到的试样作滑动摩擦磨损试验,借助试验过程中所获得各项数据以及显微组织观察,分析了结果发生的原因,提出了有参考价值的结论.

关键词: 45钢 , 20钢渗碳 , 固体渗硼 , 滑动磨损 , 摩擦学性能

固体渗硼时硼砂型渗剂中活性硼原子输运方式研究

章为夷

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2003.02.008

设计了3种不同的装罐方法,通过改变试样与渗剂的接触方式,对固体渗硼时渗剂中活性硼原子输运到试样表面的方式进行了研究.结果表明,固体渗硼时,渗剂中有BF2和BF3气体生成,活性硼原子通过BF2在试样表面的吸附和分解以及在渗剂中的直接扩散这样两种方式输运至试样表面,其中活性硼原子在渗剂中的直接扩散是主要输运方式.BF2在渗硼中的主要作用是充当了还原剂的作用,通过它和BF3间的循环反应,将硼砂中的氧化硼源源不断地还原成活性硼原子,同时它在渗剂中的吸附和分解也加快了渗剂中活性硼原子的生成速度.

关键词: 固体渗硼 , 活性硼原子 , 输运方式 , 扩散

钛及钛合金渗硼的研究现状与反应机理

李凤华 , 王丽娜 , 衣晓红 , 樊占国

材料与冶金学报

钛合金表面渗硼可极大地提高钛合金的耐磨性能.本文综合阐述了国内外钛及其合金表面渗硼的研究现状,探讨了固体渗硼法中表面渗层形成机理与硼钛化合物的生长动力学.基体组织、渗剂组成、渗硼温度、氧分压等因素会影响渗硼层结构.在接近β转变点的温度条件下,可能获得较厚的渗硼层.双相结构中的TiB与TiB2层的厚度d与时间t的关系分别满足Fick扩散第二定律d2=K·t.

关键词: 钛合金 , 硼钛化合物 , 固体渗硼 , 生长动力学 , 扩散机理

Q235钢固体粉末渗硼及渗层生长动力学行为

衣晓红 , 李凤华 , 樊占国

材料保护

各类材料渗硼工艺不同,硼的扩散也不同,其中有许多现象往往不能定量分析.采用固体粉末法对Q235钢进行了渗硼,得到的渗硼层为锯齿状,垂直于钢表面楔入基体.用sigma Plot 10.0软件对试验数据进行了分析和拟合,得出了渗硼层等厚度图,为制定渗硼工艺提供了依据:利用此图,既可以对设定的渗硼时间和温度预测渗硼层厚度,又可以用一定的固体渗硼厚度值确定渗硼时间和温度.通过动力学研究得到了渗层相组成为单一的Fe2B相硼,在不同温度下的扩散速率常数:K800℃=1.074×10-13m2/s,K850℃=1.622×10-13m2/s,K900℃=3.921×10-13m2/s,平均扩散激活能为134.473 kJ/mol.

关键词: 固体渗硼 , Q235钢 , 等厚度图 , 扩散速率常数 , 扩散激活能

氧化镧对TC4钛合金固体渗硼的影响

陶俊 , 许晓静 , 戈晓岚 , 刘云辉 , 宋振华 , 何星华 , 吴桂兰

稀有金属材料与工程

对固体渗硼剂(碳化硼+碳化硅)中添加氧化镧对钛合金渗硼层的表面形貌与相组成、渗层厚度、渗层硬度、渗层与基体的界面结合力以及渗层摩擦磨损性能的影响进行了研究.结果表明,固体渗硼剂中添加氧化镧(4.0%,质量分数)细化了渗层表面形貌组织;显著提高了渗层的厚度与表面硬度(增幅分别为50.7%和34.8%);提高了渗层与基体的界面结合力(增幅为37.25%);大幅提高了渗层在摩擦磨损过程中抗剥落性能以及渗层自身的抗裂性能.自身抗裂性能的提高与渗层中含有Ti金属物相从而提高渗层的韧性有关.添加氧化镧渗层与未添加氧化镧渗层相比,具有低的摩擦系数(0.12)且摩擦磨损表面无对摩件中Fe元素.

关键词: 氧化镧 , 固体渗硼 , TC4钛合金 , 界面结合力 , 摩擦磨损性能

TC4钛合金的固体渗硼

衣晓红 , 樊占国 , 张景垒 , 李凤华

稀有金属材料与工程

采用固体粉末渗硼法对TC4钛合金基体表面进行渗硼试验.通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)与X射线衍射(XRD)研究TC4钛合金渗硼后的物相组成和组织形貌,讨论渗硼过程中元素的扩散行为.结果表明:在1000,1050和1100℃分别保温5,20 h后,渗层由外表层的TiB2和内表层的TiB晶须组成,渗层厚度范围为0.8~15μm.XRD分析表明:TC4钛合金渗硼后形成TiB2与TiB双相硼钛化合物层,随着温度的升高,TiB2与TiB的峰位增多;EDS分析得出表层B原子被TCA钛合金吸附后与基体的Ti化合导致过渡区域内的Ti含量减少,同时Al和V元素开始向基体扩散并在近界面处富集.渗层的显微硬度呈梯度分布,TiB2到TiB晶须维氏硬度值的变化范围为22 000~11 000 MPa,过渡区的硬度值要高于基体的硬度值.

关键词: 固体渗硼 , TC4钛合金 , 显微硬度 , 组成 , 硼钛化合物

基于热力学原理分析的自保护渗硼膏剂研制及应用

胡治锁 , 李治源 , 郝敬敏 , 王莹

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2002.03.012

介绍了采用自保护膏剂对工件渗硼时其化学反应所依据的热力学原理,对生成物的各自由能变进行了分析、计算,并通过试验验证了所采用配方的合理性.

关键词: 自保护 , 固体渗硼 , 膏剂 , 热力学 , 应用 , 自由能变

Ti-6Al-4V钛合金固体渗硼法表面改性

衣晓红 , 樊占国 , 张景垒 , 李凤华 , 奚正平

材料热处理学报

对TC4钛合金(Ti-6Al-4V)进行表面渗硼使其表面硬度显著提高.渗硼温度为1000℃到1050℃,渗硼时间为5 h到20h.文内测量和比较了渗硼后钛合金表面的微结构、形貌、相组成等性质,研究了渗硼过程中Ti,Al,V,B等元素的扩散行为.在低温短时间渗硼时,渗硼层厚度仅0.8μm,而在高温长时间渗硼时,渗硼层厚度可达15 μm.实验证明,渗硼层由TiB和TiB2两相组成,并且它们的含量随渗硼温度提高而增加.渗硼层表面主要含TiB2,其显微硬度可达2200 HV0.01,渗硼层内表层主要含TiB,其显微硬度为1100 HV0.01.渗硼层的硬度远高于TC4钛合金的硬度.

关键词: TC4钛合金 , 固体渗硼 , 渗硼层组成 , 显微硬度

稀土对H13钢固体渗硼层高温摩擦磨损性能的影响

濮胜君 , 杨浩鹏 , 汪宏斌 , 吴晓春

材料研究学报

研究了稀土氯化物CeCl3添加量对H13钢固体渗硼层截面形貌、显微硬度、表面粗糙度以及相组成的影响,以及稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温摩擦磨损性能.结果表明:添加2.5%和5%的稀土显著提高渗硼层厚度、显微硬度与致密性,但是表面粗糙度略有提高;10%稀土渗硼试样的渗层最厚,但是其显微硬度、致密性明显下降,表面粗糙度提高;稀土辅助渗硼层中除Fe2B相外还出现了(Fe,Cr)2B相;与不加稀土渗硼试样相比,5%稀土渗硼试样的渗层磨穿时间约增加一倍,磨损率降低21%;5%稀土渗硼试样磨损率比未渗硼H13钢降低了61%,并且也低于10%稀土渗硼试样.因此,加入5%稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温耐磨损性能较优.

关键词: 金属材料 , 稀土元素 , 固体渗硼 , 高温磨损性能

DC53钢渗硼处理对45钢摩擦影响层组织演化的影响

谢仕芳 , 张林伟 , 毛丹丹 , 陆德平 , 万珍珍 , 韦习成

材料热处理学报

采用销盘摩擦磨损试验机研究了DC53钢渗硼处理对对摩副45钢摩擦影响层组织演变的影响.通过SEM、XRD、SIMS、TEM等分析了45钢摩擦影响层的微观组织特征.结果表明,渗硼处理显著提高了DC53钢盘试样的表层显微硬度,降低了摩擦副的摩擦系数及其自身的磨损率;对摩副渗硼的45钢销试样的摩擦影响层由塑性变形层和剥离层组成,而对摩副未处理的45钢销试样的摩擦影响层仅包括塑性变形层;对摩副中的Cr、Mo及B元素扩散到了45钢销试样的摩擦表层,且在对摩副渗硼的销试样中的扩散深度大于在对摩副未处理的销试样中的扩散深度;对摩副渗硼的45钢销试样的摩擦表层的晶粒明显细化.

关键词: 45钢 , 固体渗硼 , 干滑动摩擦 , 磨损影响层

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